Simulation rapide Simulation rapide de l’éclairage globalde l’éclairage global

Xavier Granier 1 George Drettakis 1

Bruce J. Walter 2

1 iMAGIS-GRAVIR/IMAG-INRIA (Sophia-Antipolis)iMAGIS est un projet commun CNRS/INRIA/UJF/INPG

2 Université de Cornell

iMAGISAFIG-2000 29/11/2000

MotivationsMotivations

Éclairage réalisteTous les chemins lumineux

Bon rapport qualité/temps

Contrôle de qualité

Visualisation interactive

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PlanPlan

État de l’art

Notre algorithme intégré

Résultats

Conclusion

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État de l’artÉtat de l’art

Méthodes déterministes

Radiosité [Goral84,Cohen88,etc]

Hiérarchie et Regroupement [Hanrahan91, Smits94, Sillion95,…]

Non diffuse[Immel86, Sillion89, Sillion91,…]

Mise-a-jour interactive [Drettakis97,...]

Probabilistes

Photon Map [Jensen96,…]

Estimation de densité [Walter97,…]

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État de l’artÉtat de l’art

Plusieurs étapes

Deux étapes [Wallace97,Sillion89,…]

Intégré [Chen91, …]

Visualisation interactive

Render-Cache [Walter99]

Stockage directionnel [Stamminger99, …]

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Présentation GénéralePrésentation Générale

DD transfert Radiosité Hiérarchique avec

Regroupement (HRC)

DS+D transfertTracé de Particule

pendant le transfert HRC

D = Diffuse and S = Non Diffuse

Les chemins spéculaires vers l’œil on été rajouté par tracé de rayons

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L’Algorithme : généralitésL’Algorithme : généralités

Construire la hiérarchieÉléments hiérarchique : regroupements et surfaces

Pour chaque itérationRaffinement

création des liens au juste niveauTransfert d’énergie

émission de particules restreintes par les liensPush-Pull

placement des particules

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RaffinementRaffinement

Placement des liensChoix d’un niveau approprié de la hiérarchie pour le transfert

Test de raffinement : Énergie > Classification des échanges et calcul de la visibilité

Shafts et liste de blockers pour la classification et l’optimisation

Calcul des facteurs de forme sans la visibilité

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IRS = Radiosité x Facteur de Forme x Visibilité

Transfert d’énergie à travers un lienTransfert d’énergie à travers un lien

Transfert diffus-diffus

IRS

IR = IR + IRS

S

R

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Transfert d’énergie à travers un lienTransfert d’énergie à travers un lien

Transfert Diffus-Spéculaire

Transfert Diffus-SpéculaireÉmission probabilistes des particulesRéflexion sur le récepteurPropagation et stockage des impacts

Émission guidée par les lienslien = flux lumineuxRestriction du nombre de particules

S

R

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Émission des particulesÉmission des particules

Nombre de particules(Flux de S vers R)/ (Énergie Constante)

Choix des points (loi uniforme)1/(Mesure(R) x Mesure(S))

Énergie des particulesFlux de s vers r corrigé par le nombre de particules et la probabilité du choix

ct

RS

RSn

),( rspnFB

rs

rsSrs

)()(1

),(sr

srp

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Push-PullPush-Pull

Push : Descente de la hiérarchiePlacement des particulesIntégration de l’énergie particule à l’irradiance

Calcul de radiosité sur les feuilles Pull : Moyenne des valeurs de radiosité

récepteur

particulediffuse A

EII

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Placement des particulesPlacement des particules

Détection des fortes variations et concentrations

QuantitéPosition moyenne et "Facteur d’étalement"

Descendre les particules si :Fortes concentrations et forte énergie

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Visualisation de la SolutionVisualisation de la Solution

Indépendante du point de vue

Rendue par le matériel graphique

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Visualisation : Ajout des refletsVisualisation : Ajout des reflets

Tracé de rayonSauvegarder une imageInteractivité : Render-Cache

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Render-CacheRender-Cache

carte graphique

OpenGL

+

processeur

Texture

=

carte graphique

Combinaison

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Résultats: contrôle de qualitéRésultats: contrôle de qualité

4 sec

1200 particules

5 sec

7800 particules

15 sec

81800 particules

Variation du paramètre ct

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IndirectIndirect

12 sec 30 sec

Octane2 R12000 400Mhz

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Comparaison avec le tracé de ParticulesComparaison avec le tracé de Particules

Scène complexe, éclairage indirecte simulation 10 min

Tracé de particules Notre méthode

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Scènes complexesScènes complexes

Calcul : 35 mn / Trace de rayon : 4 mnOctane2 R12000 400Mhz

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VidéoVidéo

VIDEO

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ConclusionConclusion

Algorithme intégréRadiosité Hiérarchique avec regroupement

et Tracé de ParticulesÉmission des particules guidé par les liensPlacement des particules pendant le push-pull

Traitement efficace de l’éclairage indirecte Calcul Rapide

Simulations interactives ("scènes simples")Solutions rapides mais grossières ("scènes complexes")

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Travaux futursTravaux futurs

Reconstruction différenciéBasses et Hautes fréquences

Mise à jour dynamiqueÉmission restreinte des particules

Tracé de rayons distribué ou de Monte-Carlo Solution avec importance

Solution précise localementDétections des interactions nécessaires

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Texture de CaustiquesTexture de Caustiques

Texture ("caustic map") Solution Globale

FinFin

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VisualisationVisualisation

Solution calculée : partie DiffuseIndépendante du point de vue

Rendue par le matériel graphique

Tracé de rayon: reflets Sauver une image

Interactivité: Render-Cache

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Scènes complexesScènes complexes

Calcul : 35 mnTrace de rayon : 4 mn

Octane2 R1200 400Mhz